Institute of Energy Materials and Devices - Werkstoffsynthese und Herstellungsverfahren (IMD-2)
Das Institute Energy Materials and Devices (IMD) – Werkstoffsynthese und Herstellungsverfahren (IMD-2) betreibt material- und bauteilorientierte Forschung zur Entwicklung funktionaler Komponenten und Bauteile für den Einsatz in komplexen Energiesystemen. Der Fokus liegt auf der gezielten Auslegung von Materialien und Bauteilen, die definierte Funktionen in Energieumwandlungs- und Speichersystemen übernehmen und zugleich hinsichtlich ihrer Herstellbarkeit und Skalierbarkeit optimiert sind. Das IMD-2 adressiert dabei die gesamte Entwicklungskette von der materialwissenschaftlichen Grundlagenforschung über prozessnahe Entwicklung bis hin zur Bauteilskalierung, wodurch die Überführung einzelner Komponenten vom Nano- in den Makromaßstab sowie deren Integration in größere technische Systeme ermöglicht wird.
Am IMD-2 liegt der Fokus auf Hochleistungskeramiken als zentrale Materialkomponente für die Energiewende. Das Institut verfügt über langjährige Expertise in der Synthese neuartiger keramischer Werkstoffe sowie in vielfältigen Verarbeitungs- und Herstellungsmethoden, einschließlich zahlreicher gasphasenbasierter Beschichtungstechniken. Dafür steht im IMD-2 ein hochmoderner und breiter Maschinen- und Anlagenpark zur Verfügung.
Die Forschungsarbeiten am IMD-2 adressieren insbesondere Werkstoffe für Hochtemperaturtechnologien, Festoxid-Brennstoff- und Elektrolysezellen, Gastrennmembranen sowie elektrochemische Speicher wie Festkörperbatterien. Allerdings liegt die besondere Kernkompetenz des Instituts immer in der Entwicklung, Kombination und fachübergreifenden Anwendung unterschiedlichster Herstellungs- und Verarbeitungstechnologien, die es ermöglichen, maßgeschneiderte keramische Schichtsysteme und Verbundwerkstoffe für anspruchsvolle Energietechnologien zu realisieren.
Innerhalb des PHOENIX Verbundprojekts konzentriert sich das IMD-2 auf die Weiterentwicklung von Hochtemperatur-Festoxidzellen. Dabei werden zwei Zellkonzepte verfolgt: sauerstoffionenleitende Elektrolysezellen sowie protonenleitende Elektrolysezellen. Im Kontext der Hochtemperatur-Elektrolyse für Power-to-X-Anwendungen (P2X) steht im IMD-2 die gezielte Steigerung der mechanischen Integrität und Stabilität der Zellen im Vordergrund, um deren Handhabbarkeit in automatisierten Herstellungsprozessen sicherzustellen und damit eine Skalierung bis hin zum kosteneffizienten Industriemaßstab zu ermöglichen. Ein zentrales Ziel ist dabei die Optimierung des Zielkonflikts zwischen hoher mechanischer Festigkeit und ausreichender Gasdurchlässigkeit. Zu diesem Zweck wird im Rahmen des Projekts ein neuartiges Zellkonzept auf Basis eines faserverstärkten Substrats entwickelt.
